一种具有虚拟中心运动特征的外固定矫形机构制造技术

本发明专利技术公开了一种具有虚拟中心运动特征的外固定矫形机构，由动平台、静平台以及三条运动支链以及矫形构件组成，三条运动支链沿静平台圆周间隔120

【技术实现步骤摘要】
一种具有虚拟中心运动特征的外固定矫形机构


[0001]本专利技术涉及医用器械
，更具体的是，本专利技术涉及一种具有虚拟中心运动特征的外固定矫形机构。

技术介绍

[0002]目前在骨科临床上存在许多骨关节畸形问题，自从90年代引入Ilizarov矫形技术，骨骼畸形的矫正有了跨越性的发展，但其构件的设计存在构型单一，组成部件多，组装、固定、调节费时费力等缺点。
[0003]对人体畸形骨骼进行力线矫形时，涉及外固定器绕空间中某点进行多自由度转动以及沿直线移动的矫形方式，现有的骨外固定机构中，无论是Ilizarov支架、Taylor支架，还是其它双边式、四边式、半环式等形式的外固定机构，均不能实现虚拟中心运动，在使用过程中需人为手动调整，可能会产生骨骼矫形错位以及矫形不够精确等问题，且结构存在耦合特征，难以进行空间多自由度的独立矫形调整，影响矫治效果及骨关节畸形患者的康复。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是设计开发了一种具有虚拟中心运动特征的外固定矫形机构，通过动平台、静平台和三条运动支链的结合，实现了外固定矫形机构绕虚拟中心点转动，增加了矫形灵活性及矫形范围，并提高了机构的稳定性。
[0005]本专利技术提供的技术方案为：
[0006]一种具有虚拟中心运动特征的外固定矫形机构，包括：
[0007]静平台，其可拆卸的固定在固定构件的外侧，且所述静平台的高度可调节；
[0008]动平台，其与所述静平台同轴间隔设置，且所述动平台可拆卸的固定在运动构件的外侧；
[0009]第一支链，其可伸缩的设置在所述静平台和动平台之间，用于带动所述外固定矫形机构绕虚拟坐标系的x轴转动；
[0010]第二支链，其可伸缩的设置在所述静平台和动平台之间，用于带动所述外固定矫形机构绕虚拟坐标系的y轴转动；
[0011]第三支链，其可伸缩的设置在所述静平台和动平台之间，用于带动所述外固定矫形机构沿虚拟坐标系的z轴移动；
[0012]所述第一支链包括：
[0013]第一电机，其可拆卸的固定在所述静平台上；
[0014]弧形导轨，其一端与所述第一电机的输出端相连接，另一端向所述静平台和动平台之间延伸；
[0015]导轨滑块，其可滑动的设置在所述弧形导轨上；
[0016]第一电动推杆，其包括固定端和推动端，所述固定端与所述导轨滑块相连接，所述
推动端与动平台相连接；
[0017]其中，所述第一支链、第二支链和第三支链之间的间隔为120
°
，所述弧形导轨的圆弧半径与静平台的半径相同；
[0018]所述虚拟坐标系满足：
[0019]原点为所述静平台的圆心，x轴为原点向所述第一支链方向延伸的水平线，z轴为垂直于所述静平台的竖直线，y轴为垂直于x轴和z轴的水平线。
[0020]优选的是，所述静平台包括：
[0021]第一固定圆环；以及
[0022]第一固定针，其两端以圆心对称设置在所述第一固定圆环上，且所述第一固定针可选择的穿过所述固定构件；
[0023]第二固定圆环，其与所述第一固定圆环同轴间隔设置，且间隔可调；
[0024]其中，所述第一电机可拆卸的固定在所述第二固定圆环上，所述第二固定圆环的圆心为虚拟坐标系的原点，所述第一支链、第二支链和第三支链均设置在所述第二固定圆环和动平台之间。
[0025]优选的是，所述动平台包括：
[0026]第三固定圆环；以及
[0027]第二固定针，其两端以圆心对称设置在所述第三固定圆环上，且所述第二固定针可选择的穿过所述运动构件。
[0028]优选的是，所述第一支链还包括：
[0029]第一电机轴连接件，其与所述第一电机的输出端固定连接；
[0030]其中，所述弧形导轨的一端与所述第一电机轴连接件固定连接。
[0031]优选的是，所述第二支链包括：
[0032]第二电机，其固定在所述第二固定圆环上；
[0033]第二电机轴连接件，其与所述第二电机的输出轴固定连接；
[0034]叉形头，其可转动的设置在所述第二电机轴连接件的外侧；
[0035]第二电动推杆，其与所述第一电动推杆的结构相同，固定端与所述叉形头相连接，推动端与所述第三固定圆环相连接。
[0036]优选的是，所述第一支链还包括：
[0037]滑块连接件，其固定在所述导轨滑块上；
[0038]第一套筒，其一端可拆卸的设置在所述滑块连接件上，另一端可拆卸的设置在所述第一电动推杆的固定端；
[0039]第一推杆连接件，其一端与所述第一电动推杆的推动端相连接；
[0040]第一螺纹杆，其一端与所述第一推杆连接件的另一端相连接，另一端与所述第三固定圆环相连接。
[0041]优选的是，所述第二支链还包括：
[0042]第二推杆连接件，其一端与所述第二电动推杆的推动端相连接；
[0043]第二螺纹杆，其一端与所述第二推杆连接件的另一端相连接；
[0044]第一球铰，其设置在所述第三固定圆环上，且所述第一球铰与所述第二螺纹杆的另一端相连接。
[0045]优选的是，所述第三支链包括：
[0046]第二球铰，其设置在所述第二固定圆环上；
[0047]第三电动推杆，其与所述第一电动推杆的结构相同，固定端与所述第二球铰相连接；
[0048]第三球铰，其固定在所述第三固定圆环上，且所述第三球铰与所述第三电动推杆的推动端。
[0049]优选的是，所述第三支链还包括：
[0050]第三螺纹杆，其一端与所述第二球铰相连接；
[0051]第二套筒，其一端与所述第三螺纹杆的另一端相连接，另一端与所述第三电动推杆的固定端相连接；
[0052]第三推杆连接件，其一端与所述第三电动推杆的推动端相连接；
[0053]第四螺纹杆，其一端与所述第三推杆连接件的另一端相连接，另一端与第三球铰相连接。
[0054]优选的是，所述第一电机和第二电机的转动角度均为
‑
15
°
～15
°
，所述第一电动推杆、第二电动推杆和第三电动推杆的移动距离均为0～30mm，所述弧形导轨的长度满足：
[0055][0056]式中，H为弧形导轨的长度，R为弧形导轨的圆弧半径。
[0057]本专利技术所述的有益效果：
[0058](1)、本专利技术设计开发的一种具有虚拟中心运动特征的外固定矫形机构，可应用于人体骨骼力线的矫形，机构在进行骨骼力线矫正时，可绕虚拟中心点多维转动及移动，矫形范围广，矫形过程可通过上位机与驱动构件建立串口通信进行控制，保证矫形精确度与灵活性，可实现空间多自由度的独立矫形调整，对骨关节畸形患者的术后康复具有积极影响。
[0059](2)、本专利技术设计开发的一种具有虚拟中心运动特征的外固定矫形机构，由三条运动支链与动平台和静平台相结合，减少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有虚拟中心运动特征的外固定矫形机构，其特征在于，包括：静平台，其可拆卸的固定在固定构件的外侧，且所述静平台的高度可调节；动平台，其与所述静平台同轴间隔设置，且所述动平台可拆卸的固定在运动构件的外侧；第一支链，其可伸缩的设置在所述静平台和动平台之间，用于带动所述外固定矫形机构绕虚拟坐标系的x轴转动；第二支链，其可伸缩的设置在所述静平台和动平台之间，用于带动所述外固定矫形机构绕虚拟坐标系的y轴转动；第三支链，其可伸缩的设置在所述静平台和动平台之间，用于带动所述外固定矫形机构沿虚拟坐标系的z轴移动；所述第一支链包括：第一电机，其可拆卸的固定在所述静平台上；弧形导轨，其一端与所述第一电机的输出端相连接，另一端向所述静平台和动平台之间延伸；导轨滑块，其可滑动的设置在所述弧形导轨上；第一电动推杆，其包括固定端和推动端，所述固定端与所述导轨滑块相连接，所述推动端与动平台相连接；其中，所述第一支链、第二支链和第三支链之间的间隔为120
°
，所述弧形导轨的圆弧半径与静平台的半径相同；所述虚拟坐标系满足：原点为所述静平台的圆心，x轴为原点向所述第一支链方向延伸的水平线，z轴为垂直于所述静平台的竖直线，y轴为垂直于x轴和z轴的水平线。2.如权利要求1所述的具有虚拟中心运动特征的外固定矫形机构，其特征在于，所述静平台包括：第一固定圆环；以及第一固定针，其两端以圆心对称设置在所述第一固定圆环上，且所述第一固定针可选择的穿过所述固定构件；第二固定圆环，其与所述第一固定圆环同轴间隔设置，且间隔可调；其中，所述第一电机可拆卸的固定在所述第二固定圆环上，所述第二固定圆环的圆心为虚拟坐标系的原点，所述第一支链、第二支链和第三支链均设置在所述第二固定圆环和动平台之间。3.如权利要求2所述的具有虚拟中心运动特征的外固定矫形机构，其特征在于，所述动平台包括：第三固定圆环；以及第二固定针，其两端以圆心对称设置在所述第三固定圆环上，且所述第二固定针可选择的穿过所述运动构件。4.如权利要求3所述的具有虚拟中心运动特征的外固定矫形机构，其特征在于，所述第一支链还包括：第一电机轴连接件，其与所述第一电机的输出端固定连接；
其中，所述弧形导轨的一端与所述第一电机轴连接件固定连接。5.如权利要求3所述的具有虚拟中心运动特征的外固定矫形机构，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏鹏，来钰梁，张力，刘霖，谢实辉，李剑，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：